涂布处理装置和涂布膜形成方法

专利名称：涂布处理装置和涂布膜形成方法
技术领域：
本发明涉及在被处理基板上涂布涂布液而形成涂布膜的涂布处理装置和涂布膜形成方法。
背景技术：
例如，在半导体器件的制造工序中，用光刻技术，在半导体晶片上形成规定的电路图形。在此一光刻工序中，在晶片上形成抗蚀剂膜，按照规定的图形曝光该抗蚀剂膜，通过对曝光处理过的晶片进行显像处理，形成电路图形。
这里，作为在晶片上形成抗蚀剂膜的方法，广泛用着把规定量的抗蚀剂液供给到以大致水平姿势保持的晶片的中心部后，通过使晶片高速旋转而使抗蚀剂液扩展到整个晶片的所谓旋转涂层法。
作为这种旋转涂层法进行成膜的装置，例如，在特开2001-189266号公报中，公开了包括有围着晶片的周围配置的、通过从底部强制地进行排气而强制地排出晶片周围的气氛的处理杯，和在此一处理杯的内侧配置成围着晶片的外周、控制在晶片附近产生的气流的气流控制板的涂布处理装置。
但是，在此一涂布处理装置中，因为排气流路的气氛采集口位于晶片的端面附近，故晶片周缘部处的抗蚀剂液的干燥因流入排气流路的气流而加快。借此，因为从晶片的中心向周缘流动的抗蚀剂液容易在晶片的周缘处堆积，故抗蚀剂膜的厚度是晶片的周缘部比中央部加厚。
近年来，随着电路图形的细微化与高集成化将要形成的抗蚀剂膜变薄，这种微小的抗蚀剂膜的厚度的不均一就可能对生产率与产品的质量带来很大的影响。

发明内容
本发明是鉴于这种情况而作成的，目的在于提供一种可形成厚度均一性优秀的涂布膜的涂布处理装置和涂布膜形成方法。
也就是说根据本发明的第一观点，提供一种在被处理基板上形成涂布膜的涂布处理装置，该装置包括以大致水平姿势保持被处理基板的保持机构；把规定的涂布液供给到保持于前述保持机构中的被处理基板的表面的涂布液供给机构；使保持于前述保持机构的被处理基板旋转的旋转机构；以及接近于前述被处理基板而配置成围着前述被处理基板的外围，其竖直断面形状随着从内侧向外侧向上增加厚度的气流控制部件。
根据本发明第二观点，提供一种在被处理基板上形成涂布膜的涂布处理装置，该装置具备以大致水平姿势保持被处理基板的保持机构；把规定的涂布液供给到保持于前述保持机构中的被处理基板的表面的涂布液供给机构；使保持于前述保持机构的被处理基板旋转的旋转机构；以及收容前述保持机构，能够从底部排出前述被处理基板周围的气氛的处理容器，前述处理容器包括具有围着前述被处理基板的外侧的外周壁部的第一杯；和由断面大致三角形且上凸的上环部与断面大致三角形且下凸的下环部所构成的具有断面大致四边形的形状，接近于前述被处理基板的端面围着前述被处理基板的外周地配置于前述第一杯的内侧的气流控制部件，在前述气流控制部件与前述第一杯的外周壁部之间实质上形成用来排出前述被处理基板周围的气氛的排气流路，前述上环部的顶点与前述外周壁部的上端之间成为前述排气流路的气氛采集口。
在根据此第二观点的涂布处理装置中，气流控制部件中的上环部的内侧的底角优选是为24度以上34度以下，上环部的高度优选是为10mm以上18mm以下，此外，气流控制部件中的下环部的内侧的底角优选是为25度以上35度以下。上环部与下环部优选是为一体。
第一杯的外周壁部，优选有筒状的竖直壁部和连接设置于该竖直壁部的上端向内侧上方倾倒的倾斜壁部，该倾斜壁部与气流控制部件的上环部的外侧斜面优选是大致平行。此外，在构成第一杯的外周壁部的倾斜壁部的上端部内侧，优选设置用来抑制流入排气流路的气流的逆流的突起部。
处理容器还具备具有从被处理基板的下侧斜着向下向外扩展的倾斜壁部的第二杯，优选是实质上具有如下的构成向下排出从被处理基板挣脱的涂布液的排液流路在气流控制部件与第二杯的倾斜壁部之间形成，气流控制部件与被处理基板之间的间隙部成为排液流路中的排液采集口。进而，优选如下构成该第二杯具有从倾斜壁部的下端向下延伸的筒状的竖直壁部，排气流路与排液流路在形成于第一杯的外周壁部与第二杯的竖直壁部之间的间隙部处合流，成为从处理容器的底部进行排气和排液。
优选将气流控制部件配置成从被处理基板挣脱的涂布液实质上通过冲击下环部的内侧的倾斜面被引导到排液流路，此外，在被处理基板的周缘附近流动的气流实质上沿着上环部的内侧的倾斜面上升后从气氛采集口流入排气流路，上环部的内侧的角与下环部的内侧的角合起来的顶点处于高于被处理基板的表面的位置。
根据本发明的第三观点，提供一种在被处理基板上形成涂布膜的涂布处理装置，该装置具备以大致水平姿势保持被处理基板的保持机构；把规定的涂布液供给到保持于前述保持机构中的被处理基板的表面的涂布液供给机构；使保持于前述保持机构的被处理基板旋转的旋转机构；以及收容前述保持机构，能够从底部排出前述被处理基板周围的气氛的处理容器，前述处理容器包括具有围着前述被处理基板的外侧的外周壁部的第一杯；和由竖直断面大致三角形且上凸的上环部，与具有从前述上环部的内侧顶点向外向下倾斜规定长度的第一倾斜部和从前述第一倾斜部的下端在水平方向上向外延长的水平面部以及从上述水平面部向外向下倾斜的第二倾斜部的下环部构成，接近于前述被处理基板的端面围着前述被处理基板的外周地配置于前述第一杯的内侧的气流控制部件，在前述气流控制部件与前述第一杯的外周壁部之间实质上形成用来排出前述被处理基板周围的气氛的排气流路，前述上环部的顶点与前述外周壁部的上端之间成为前述排气流路的气氛采集口。
在根据该第三观点的涂布处理装置中，气流控制部件以外的构成，可以取为与第二观点的涂布处理装置相同。此外用于第三观点的涂布处理装置的气流控制部件的上环部可以取为与用于第二观点的涂布处理装置的气流控制部件的上环部相同的结构。
根据本发明，提供基于上述涂布处理装置的涂布膜形成方法。也就是说，根据本发明的第四观点，该方法包括以大致水平姿势保持被处理基板的工序；竖直断面形状随着从内侧向外侧向上增加厚度的大致环状的气流控制部件接近于前述被处理基板的外周，而且，围着前述被处理基板的外周地，相对地调整前述被处理基板与前述气流控制部件的位置的工序，以及把规定的涂布液供给到前述被处理基板的表面，通过使前述被处理基板旋转使前述涂布液扩展到整个前述被处理基板，在前述被处理基板上形成涂布膜的工序。
在该涂布膜形成方法中，作为气流控制部件优选用由断面大致三角形且上凸的上环部与断面大致三角形且下凸的下环部所构成的断面大致四边形者，在调整被处理基板与气流控制部件的位置的工序中，把被处理基板与气流控制部件收容于具有围着被处理基板的外侧的外周壁部并从其底部能够排气的处理容器的内部，此外，在使被处理基板旋转而形成涂布膜的工序中，从气流控制部件与外周壁部之间把被处理基板的上侧的气氛取入处理容器内。进而，在调整被处理基板与气流控制部件的位置的工序中，优选，按照上环部的内侧的角与下环部的内侧的角合起来的顶点处于高于被处理基板的表面的位置的方式配置气流控制部件，借此可以使从被处理基板挣脱的涂布液冲击于下环部的内侧的斜面而引导到处理容器的下方。
根据上述本发明的涂布处理装置和涂布膜形成方法，则因为可以减小在排出被处理基板的周围的气氛之际发生的气流对被处理基板的周缘部的影响，故可以在整个基板上形成厚度分布均一的涂布膜。


图1是表示抗蚀剂涂布·显像处理系统的概略结构的俯视图，图2是表示抗蚀剂涂布·显像处理系统的概略结构的主视图，图3是表示抗蚀剂涂布·显像处理系统的概略结构的后视图，图4是表示抗蚀剂涂布处理单元的概略结构的剖视图，图5是图4中所示的区域A的放大图，图6A是表示比较例1的处理杯的概略结构的说明图，图6B是表示比较例2的处理杯的概略结构的说明图，图6C是表示实施例的处理杯的概略结构的说明图，图7是表示用比较例1与实施例的处理杯进行成膜的抗蚀剂膜的范围与3σ的值的曲线图，图8是表示用比较例1、比较例2和实施例的处理杯进行成膜的各抗蚀剂膜的晶片的半径方向上的膜厚变化的曲线图，图9是表示用实施例的处理杯使排气压力变化的情况的晶片的半径方向上的抗蚀剂膜的膜厚变化的曲线图，图10是表示另一个抗蚀剂涂布处理单元的概略结构的剖视图。
具体实施例方式
下面，参照附图就本发明的实施方式详细地进行说明。这里，举例说明备有把抗蚀剂液涂布于半导体晶片而形成抗蚀剂膜的抗蚀剂涂布处理单元，进行从抗蚀剂膜的形成到显像处理的一系列处理的抗蚀剂涂布·显像处理装置。
图1是表示抗蚀剂涂布·显像处理系统1的概略俯视图，图2是其主视图，图3是其后视图。抗蚀剂涂布·显像处理系统1具备作为搬送站的盒站10，具有多个处理单元的处理站11，和用来在与邻接于处理站11而设置的未图示的曝光装置之间交接晶片W的接口站12。
盒站10包括载置能够收容多张(例如25张)晶片W的晶片盒CR的盒载置台20。在抗蚀剂涂布·显像处理系统1中将要处理的晶片W所收容的晶片盒CR从其他系统搬入盒站10的盒载置台20。相反，将收容有结束了在抗蚀剂涂布·显像处理系统1中的处理的晶片W的晶片盒CR从盒载置台20向其他系统搬出。
在盒载置台20上，沿着图1中所示的X方向，形成多个(图1中4个)定位突起20a。晶片盒CR使各自的晶片出入口朝向处理站11侧，在这些定位突起20a的位置上载置成一列。在晶片盒CR的内部，晶片W以大致水平姿势在竖直方向(Z方向)上以规定间隔排列。
盒站10还备有在盒载置台20与处理站11之间搬送晶片W的晶片搬送机构21。该晶片搬送机构21能够在晶片盒CR内的晶片W的排列方向(Z方向)和盒排列方向(X方向)上移动，备有在垂直于这些Z方向和X方向的Y方向上进退自如，而且，在水平面(X-Y面)内旋转自如的晶片搬送用拾取器21a。因而，晶片搬送用拾取器21a可以对收容于载置于盒载置台20的晶片盒CR的规定位置处的晶片W有选择地访问，进而还可以访问属于后述的处理站11侧的第三处理部G3的对准单元(ALIM)和扩展单元(EXT)。
处理站11备有用来对晶片W进行抗蚀剂液的涂布和显像之际的实施一系列工序的多个处理单元。这些多个处理单元在规定位置上配置成多段。在各处理单元中晶片W被逐张处理。如图1中所示，该处理站11构成为在中心部有晶片搬送路22a，此中设有主晶片搬送机构22，在晶片搬送路22a的周围配置着所有的处理单元。这些多个处理单元分成多个处理部，在各处理部中多个处理单元沿着竖直方向配置成多段。
如图3中所示，主晶片搬送机构22具有在筒状支撑体79的内侧备有在竖直方向上升降自如的晶片搬送装置76。筒状支撑体79靠未图示的电动机的旋转驱动力成为旋转自如，晶片搬送装置76与筒状支撑体79可一体地旋转。晶片搬送装置76备有在搬送基台77的前后方向上移动自如的多条保持臂78，靠这些保持臂78实现各处理单元间的晶片W的交接。
如图1中所示，在抗蚀剂涂布·显像处理系统1中，在晶片搬送路22a的周围实际上配置着4个处理部G1·G2·G3·G4。这些当中，第一和第二处理部G1·G2并列配置于抗蚀剂涂布·显像处理系统1的正面侧(图1中的眼前侧)，第三处理部G3邻接于盒站10地配置，第四处理部G4邻接于接口站12地配置。此外，在抗蚀剂涂布·显像处理系统1中，在背面部可以配置第五处理部G5。
在第一处理部G1中，如图2中所示，作为在涂布器杯(CP)内把晶片W放在回转盘(未图示)上进行规定的处理的两台旋转器型处理单元的抗蚀剂涂布处理单元(COT)，与显像抗蚀剂的图形的显像处理单元(DEV)下起顺序重叠在两段。在第二处理部G2中也同样，作为两台旋转器型处理单元的抗蚀剂涂布处理单元(COT)和显像处理单元(DEV)下起顺序重叠在两段。再者，有关抗蚀剂涂布处理单元(COT)的结构后面详细地进行说明。
在第三处理部G3中，如图3中所示，把晶片W放在载置台SP上进行规定的处理的开式处理单元重叠在多段。也就是说，进行用来提高抗蚀剂的附着性的所谓疏水化处理的附着性单元(AD)、进行位置对准的对准单元(ALIM)、进行晶片W的搬入搬出的扩展单元(EXT)、进行冷却处理的冷却板单元(COL)、对涂布了抗蚀剂液的晶片W或曝光处理后的晶片W进行加热处理的四个热板单元(HP)下起顺序重叠成八段。再者，也可以代替对准单元(ALIM)设置冷却板单元(COL)，使冷却板单元(COL)中带有对准功能。
在第四处理部G4中，与第三处理部G3同样，开式的处理单元重叠在多段。也就是说，冷却板单元(COL)、作为备有冷却板的晶片搬入搬出部的扩展·冷却板单元(EXTCOL)、扩展单元(EXT)、冷却板单元(COL)、和四个热板单元(HP)下起顺序重叠成八段。
在主晶片搬送机构22的背部侧设置第五处理部G5的情况，第五处理部G5沿着导轨25从主晶片搬送机构22看能够向侧方移动。借此，即使在设置第五处理部G5的情况，也可以通过使其沿着导轨25滑动而确保空间部，故可以从其后侧容易地进行对主晶片搬送机构22的维修作业。
接口站12，如图1和图2中所示，具有在其正面部可搬性拾取盒PR与定位型的缓冲盒BR配置成两段，在其背面部配置着周边曝光装置23，在其中央部配置着晶片搬送机构24的结构。
该晶片搬送机构24具有晶片搬送用臂24a。晶片搬送用臂24a在Z方向上能够移动以便分别访问两个盒PR·BR、周边曝光装置23、属于处理站11的第四处理部G4的扩展单元(EXT)、邻接于接口站12的曝光装置的晶片交接台(未图示)，而且，在Z方向可移动，在水平面内旋转自如，进而在水平面内进退自如。
在上述抗蚀剂涂布·显像处理系统1中，首先，收容有未处理的晶片W的晶片盒CR载置于盒载置台20，接着晶片搬送机构21的晶片搬送用拾取器21a访问该晶片盒CR并从中取出一张晶片W，搬送到第三处理部G3的扩展单元(EXT)。
该晶片W靠主晶片搬送机构22的晶片搬送装置76从扩展单元(EXT)搬入处理站11。接着，该晶片W在第三处理部G3的对准单元(ALIM)中被对准后，搬送到附着性处理单元(AD)，在那里进行用来提高抗蚀剂的附着性的疏水化处理(HMDS处理)。因为该HMDS处理伴随着加热，故HMDS处理后的晶片W由晶片搬送装置76搬送到冷却板单元(COL)，在那里被冷却。
像这样在附着性处理单元(AD)中的处理后在冷却板单元(COL)中冷却了的晶片W，或者未进行附着性处理单元(AD)中的处理的晶片W，接着，由晶片搬送装置76搬送到抗蚀剂涂布处理单元(COT)，在那里抗蚀剂液涂布于晶片W的表面，形成抗蚀剂膜(涂布膜)。
该涂布处理结束后，晶片W向第三处理部G3或第四处理部G4的热板单元(HP)搬送，在那里被预烘焙处理，接着搬送到任一个冷却板单元(COL)，在那里被冷却。
接着晶片W搬送到第三处理部G3的对准单元(ALIM)，在那里被对准后，经由第四处理部G4的扩展单元(EXT)搬送到接口站12。
在接口站12中，在晶片W上由周边曝光装置23施行周边曝光处理，借此去除多余的抗蚀剂。然后，晶片W搬送到邻接于接口站12而设置的曝光装置(未图示)，在那里晶片W的抗蚀剂膜上以规定的图形施行曝光处理。
结束了曝光处理的晶片W再次返回到接口站12，由晶片搬送机构24搬送到属于第四处理部G4的扩展单元(EXT)。然后晶片W由晶片搬送装置76向第三处理部G3或第四处理部G4的热板单元(HP)搬送，在那里对晶片W施行曝光后烘焙处理。在曝光后烘焙处理中，虽然晶片W冷却到规定温度，但是晶片W在其后根据需要搬送到冷却板单元(COL)，在那里进行冷却处理。
然后，晶片W搬送到显像处理单元(DEV)，在那里进行曝光图形的显像。显像结束后，晶片W向第三处理部G3的热板单元(HP)搬送，在那里施行后烘焙处理。结束了这种一系列的处理的晶片W经由第三处理部G3的扩展单元(EXT)返回到盒站10，收容于晶片盒CR的规定位置。
接下来，就抗蚀剂涂布处理单元(COT)详细地进行说明。图4是表示抗蚀剂涂布处理单元(COT)的一个实施方式的概略剖视图，图5是图4中所示的区域A的放大图。抗蚀剂涂布处理单元(COT)具备以大致水平姿势保持晶片W的旋转盘41，使旋转盘41旋转的旋转机构42，使旋转盘41升降的升降机构43，收容旋转盘41的处理杯50，以及把抗蚀剂液供给到保持于旋转盘41的晶片W的表面的抗蚀剂涂布喷嘴91。从处理杯50的上方，清洁的空气从过滤器风扇单元(FFU)(未图示)作为下行气流向处理杯50供给。
抗蚀剂涂布喷嘴91保持于喷嘴保持臂92。喷嘴保持臂92靠由滑动机构或转动机构等水平方向移动机构与升降机构(竖直方向移动机构)组成的喷嘴移动机构93在晶片W的中心部与处理容器的外侧的避让位置(未图示)之间移动自如，而且，接近或离开晶片W的表面自如。再者，抗蚀剂液从抗蚀剂送液装置94送到抗蚀剂涂布喷嘴91。
旋转盘41靠未图示的抽吸机构减压吸附地保持晶片W。把晶片W吸附保持于旋转盘41，把规定量的抗蚀剂液供给到晶片W的几乎中心后靠旋转机构42使旋转盘41旋转，借此在晶片W上形成抗蚀剂膜。此时，由处理杯50回收从晶片W飞溅到周围的多余的抗蚀剂液。
处理杯50大致上由围着晶片W的外侧配置的第一杯51、在第一杯51的内侧接近于晶片W地围着晶片W配置的气流控制部件52、以及配置于晶片W的下侧的第二杯53来构成。再者，气流控制部件52靠设在其外周的多个部位的连接部件(未图示)连接保持于第一杯51。
第一杯51包括由筒状的第一竖直壁71a和连接设置于该第一竖直壁71a而向内侧上方倾倒的第一倾斜壁71b组成的外周壁61a，设在第一竖直壁71a的内侧的圆筒状的中间壁61b，和底壁61c。气流控制部件52具有由断面大致三角形且上凸的上环部件62a和断面大致三角形且下凸的下环部件62b来构成的断面大致四边形的形状。上环部件62a与下环部件62b也可以一体地构成。第二杯53包括从晶片W的下侧斜着向下向外扩展的第二倾斜壁63a，连通于该第二倾斜壁63a的下端的筒状的第二竖直壁63b，以及配置于第一杯51的中间壁61b的内侧的圆筒状的内周壁63c。
在处理杯50中，在外周壁61a与气流控制部件52之间形成排气流路55，在下环部件62b与第二倾斜壁63a之间形成排液流路56，在第一竖直壁71a与第二竖直壁63b之间形成排气流路55与排液流路56合流的排气/排液流路57，在外周壁61a与中间壁61b之间形成排液室58，在中间壁61b与内周壁63c之间形成排气室59。此外，在底壁61c排液室58所形成的部分形成排液口74，在底壁61c的形成有排气室59的部分形成排气口72。在该排液口74上安装排液管75，在排气口72上安装排气管73。
在排气管73的下游设有未图示的排气装置，晶片W的周围的气氛通过使该排气装置工作而经由排气口72从底部排气。在抗蚀剂涂布处理单元(COT)中，该晶片W的周围的气氛的排气实质上经由排气流路55进行，在使晶片W旋转之际从晶片W挣脱的抗蚀剂液的排液实质上经由排液流路56进行。接下来就此更详细地进行说明。
如图5中所示，排气流路55中的排气的采入口(以下称为‘气氛采集口’)55a在第一杯51的第一倾斜壁71b的上端部与气流控制部件52的上环部件62a的顶点之间形成。也就是说，在抗蚀剂涂布处理单元(COT)中，气氛采集口55a设在晶片W的外方上部。此外，抗蚀剂液向排液流路56流入用的抗蚀剂液采集口56a在晶片W与气流控制部件52之间形成。
按照抗蚀剂液采集口56a的宽度γ比气氛采集口55a的宽度α1要窄的方式，气流控制部件52接近于晶片W地配置。虽然因此晶片W的周围的气氛从气氛采集口55a向排气流路55容易流入，但是经由抗蚀剂液采集口56a向排液流路56变得难以流入。这样一来实质上晶片W的周围的气氛的排气经由排气流路55进行。
在气氛(气体)流入排气流路55之际，在气氛采集口55a附近发生强的排气气流。但是，因为气氛采集口55a在离开晶片W的位置上形成，故流入排气流路55的排气气流对晶片W的周缘部的影响减小。此外，因为气流不容易向抗蚀剂液采集口56a流入，所以在抗蚀剂液采集口56a附近不发生强的排气气流。这样一来在用抗蚀剂涂布处理单元(COT)的抗蚀剂膜的成膜工序中，因为排气气流引起的抗蚀剂膜的周缘部的干燥受到抑制，故可以得到膜厚分布的均一性上优秀的抗蚀剂膜。
气流控制部件52优选是配置成在使旋转盘41旋转之际从晶片W挣脱的抗蚀剂液实质上通过冲击于下环部件62b的内侧的倾斜面而引导到排液流路56，此外，流过晶片W的周缘部附近的气流实质上沿着上环部件62a的内侧的倾斜面上升后从气氛采集口55a流入排气流路55，上环部件62a的内侧的角与下环部件62b的内侧的角合起来所形成的顶点的高度位置，比保持于旋转盘41的晶片W的表面的高度位置要高例如0.1mm～1mm左右。借此，可以更显著地得到前述使膜厚分布均一的效果。
此外，配置成来自晶片W侧的气流容易向气氛采集口55a流入，气流控制部件52是气流控制部件52的顶点(上环部件62a的顶点)来到低于第一杯51的顶点(第一倾斜壁71b的最上部)的位置。
构成气流控制部件52的上环部件62a的内侧的底角θ1优选是取为24度以上34度以下。如果上环部件62a的底角θ1变得小于24°，则因为气氛采集口55a的位置降低而接近于晶片W，故流入排气流路55的气流对晶片W的周缘部的影响加大，致使在晶片W的周缘部处抗蚀剂膜容易加厚。相反，如果上环部件62a的底角θ1大于34度，则从晶片W的中央部向外侧的气流冲击于上环部件62a的内侧的倾斜面而返回到中央部的气流就容易发生，该气流中所含有的抗蚀剂液的雾容易附着于抗蚀剂膜而引起抗蚀剂膜的污染。
上环部件62a的外侧的底角θ3适合于第一倾斜壁71b的倾斜角度而确定，以便排气流路55确保一定的宽度，例如可以取为22度以上32度以下的范围。此外，气流控制部件52的内径和外径因为随处理的晶片W的直径而变化，故上环部件62a的高度也相应于晶片的大小而适当地设定在合适的值。例如，在晶片W的直径为300mm的情况，上环部件62a的高度α2可以取为10mm以上18mm以下(例如，14mm)。
构成气流控制部件52的下环部件62b的内侧的底角θ2优选是取为25度以上35度以下。如果下环部件62b的底角θ2大于35度，则从晶片W挣脱的抗蚀剂液冲击于下环部件62b的内侧的倾斜壁而弹回，就容易污染晶片W的周缘部。另一方面，如果底角θ2小于25度，则从晶片W挣脱的抗蚀剂液与随着该抗蚀剂液的飞溅产生的气流达到排气流路55而致使排气流路55中的气流被扰动，产生在排气流路55流动的气流发生逆流的危险。
排气/排液流路57的宽度β3优选是比作为排气流路55的一部分且在第一竖直壁71a与下环部件62b之间所形成的部分的宽度β1要窄。此外排气/排液流路57的宽度β3优选是比排液流路56的宽度β2要窄。这是因为如果加宽排气/排液流路57的宽度β3，则排气/排液流路57中的抽吸力减弱，致使在排气流路55或排液流路56中容易产生气流的扰动，所以要防止它的缘故。
在发生排气流路55中排气气流逆流，从气氛采集口55a向晶片W的上空的排气返回的事态的情况，排气气流中所含有的抗蚀剂液的雾附着于晶片W的表面，产生抗蚀剂膜的表面被污染的问题。因此，优选是在第一杯51的第一倾斜壁71b的上端设有向气氛采集口55a侧突出的突起部61d，借此抑制流入排气流路55的气流的逆流。
具有上述构成的抗蚀剂涂布处理单元(COT)中的晶片W的处理通过以下说明的工序来进行。首先，使保持晶片W的保持臂78进入到旋转盘41上，然后使旋转盘41上升，借此晶片W保持于旋转盘41。使保持臂78避让后使旋转盘41下降，以处理高度保持晶片W。
使抗蚀剂涂布喷嘴91移动到晶片W的中心，把规定量的抗蚀剂液供给到晶片W的表面，使旋转盘41旋转。借此抗蚀剂液靠离心力向晶片W的周缘扩展，靠碰到晶片W上的下行气流和在晶片W的周围发生的气流进行抗蚀剂膜的干燥。
在使旋转盘41旋转之际，从晶片W的外周飞溅的多余的抗蚀剂液的大多数，从抗蚀剂液采集口56a进入排液流路56后遇到气流控制部件52的下环部件62b的内侧斜面，经由排液流路56与排气/排液流路57到达排液室58，经由排液口74与排液管75向外部排出。晶片W的周边的气氛从气氛采集口55a向排气流路55流入，依次经由排气/排液流路57、排液室58、排气室59后，经由排气口72与排气管73向外部排出。
再者，虽然有时从晶片W挣脱的抗蚀剂液的一部分附着于气流控制部件52的上环部件62a的内侧斜面，但是像这样附着于气流控制部件52的抗蚀剂液在清洗处理杯50之际被去除。此外，在抗蚀剂液涂布于晶片W前，优选是进行把稀薄剂等溶剂涂布于晶片W的表面的前处理，以便抗蚀剂液容易在晶片W的表面上扩展。
停止旋转盘41的旋转后，使旋转盘41上升到规定的高度，使保持臂78进入旋转盘41的下侧。接着如果使旋转盘41下降，则在其中途晶片W从旋转盘41交给保持臂78。保持臂78把保持的晶片W搬送到某个热板单元(HP)，在那里对晶片W施行预烘焙处理。
在表1与图7和图8中，示出用图6A～图6C中所示的种种的处理杯，使旋转盘41的转速变化而在300mmφ的晶片W上形成抗蚀剂膜的情况的膜厚分布的结果。
图6A～图6C与图5同样示出晶片W的外侧附近部，其他部分的构成是相同的。图6A中所示的比较例1的处理杯，概略地说，具有使处理杯50变形的如下结构从处理杯50取下气流控制部件52进而使第一杯51的第一倾斜壁71b的前端接近于晶片W的周缘。构成比较例1的处理杯的第一杯在图6A中以标号89表示。图6B中所示的比较例2的处理杯，概略地说，具有按照从处理杯50取下气流控制部件52的上环部件62a留下下环部件62b，而且，使图4中所示的第一杯51的第一倾斜壁71b的前端接近于晶片W的周缘的方式而变形的结构(以其为‘第一杯89′’)。图6C中所示的实施例的处理杯与图4和图5中所示的根据本发明的处理杯50是同一的。
表1

在晶片W上所形成的抗蚀剂膜的膜厚测定，以离晶片W的外周端面3mm内侧的圆周上的点为最外周测定点，在该圆周内的直径上的多个部位处进行。表1示出其测定结果的幅度和3σ的值。这里，‘幅度’表示测定的值的最大值与最小值之差，此外，因为膜厚的最大值是最外周(也就是离晶片W的外周端面3mm内侧的圆周上)的值，所以该幅度的值小表示抗蚀剂膜的外周部的波动小。此外，‘3σ’是膜厚分布的标准偏差，该值小表示抗蚀剂膜的厚度均一性上优秀。
如该表1中所示，查明在比较例2的情况中幅度和3σ的值比比较例1要小，进而在实施例的情况幅度和3σ的值变得更小。可以认为在比较例1和比较例2中，因为与实施例相比气氛采集口处于接近于晶片W的端面的位置，故在晶片W的周缘部处抗蚀剂膜因排气气流的影响而变得容易干燥，致使抗蚀剂膜加厚。再者，可以认为比较例1与比较例2相比，在竖直方向上流动的气流碰到晶片W的周缘部而使抗蚀剂膜干燥，致使在晶片W周缘部处抗蚀剂膜加厚。
图7是针对比较例2与实施例，表示离晶片W的外周端面2mm、3mm、5mm的位置处的幅度和3σ的值的曲线图。根据该图7可以看出，在实施例中，晶片W的周缘部处的抗蚀剂膜的波动受到抑制。
图8示出在把旋转盘41的转速取为800rpm的情况的晶片W的直径方向上的抗蚀剂膜的膜厚变化。从图8可以看出，在实施例的情况，晶片W的周缘部处的抗蚀剂膜的波动受到抑制。从这些图7和图8还看出，通过用实施例的处理杯50，可以在整个晶片W上形成膜厚均一的抗蚀剂膜。再者，如图8中所示，虽然在实施例的情况与比较例1·2相比膜厚全都减薄10nm，但是通过调节转速或旋转时间可以控制到规定的厚度。
图9示出把旋转盘41的转速取为恒定，使排气口72处的排气压力变化的情况的抗蚀剂膜的膜厚，以离晶片W的外周端面3mm内侧的圆周上的点为最外周测定点在该圆周内的直径上的多个部位处测定的结果(幅度和3σ)。虽然如果使排气口72处的排气压力变化，则排气流路55与排液流路56处的排气压力变化，但是，如图9中所示，可以确认几乎表现不出这种排气压力的变化对抗蚀剂膜的厚度的影响。这表明，既可以把抗蚀剂膜的厚度维持恒定，又可以可靠地进行晶片W的周围的气氛的排气。
虽然以上就本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不限于这种实施方式。
例如，气流控制部件的形状不限定于图4和图5中所示的形状。图10是包括备有气流控制部件52′的处理杯50′的抗蚀剂涂布处理单元(COT)′的概略剖视图。该抗蚀剂涂布处理单元(COT)′与前面说明的抗蚀剂涂布处理单元(COT)除了处理杯具备的气流控制部件的形状不同以外具有同一结构。处理杯50′具备的气流控制部件52′由竖直断面大致三角形且上凸的上环部件62a与具有从上环部件62a的内侧顶点向外向下倾斜规定长度的第一倾斜部81a和从该第一倾斜部81a的下端在水平方向上向外延长的水平面部81b以及从该水平面部81b的外侧端向外向下倾斜的第二倾斜部81c的下环部件62b′来构成。上环部件62a与下环部件62b′优选是一体的。
上环部件62a在处理杯50与处理杯50′中是通用的。下环部件62b′的第一倾斜部81a起着把从晶片W挣脱的抗蚀剂液引导到下方的作用。处理杯50′中，与处理杯50相比，在第二杯53与下环部件62b′之间所形成的排液流路56′的宽度加宽。这一点，如果考虑到像前面说明的那样在处理杯50中排气/排液流路57的宽度β3优选是比排液流路56的宽度β2要窄，则不会对排液/排气特性有不良影响。因而，通过用备有包括气流控制部件52′的处理杯50′的抗蚀剂涂布处理单元(COT)′也可以提高在晶片W上所形成的抗蚀剂膜的膜厚均一性。
此外，例如，在抗蚀剂涂布处理单元(COT)等中，因为保持臂78是升降自如的，所以不使旋转盘41升降而使保持晶片W的位置恒定地固定，在旋转盘41与保持臂78之间进行晶片W的交接之际，也可以使处理杯50升降以便不成为晶片W的交接的障碍。
基板不限定于半导体晶片，也可以是FPD(平板显示器)用的玻璃基板。此外，涂布不限定于抗蚀剂液，例如，也可以是为了通过旋转涂层法形成层间绝缘膜所使用的药液。
工业实用性像以上说明的那样，本发明的涂布处理装置，适于在半导体晶片等基板上形成抗蚀剂膜等的涂布膜。
权利要求
1.一种涂布处理装置，在被处理基板上形成涂布膜，该涂布处理装置具有以大致水平姿势保持被处理基板的保持机构；把规定的涂布液供给到由所述保持机构所保持的被处理基板的表面的涂布液供给机构；使由所述保持机构所保持的被处理基板旋转的旋转机构；和接近于所述被处理基板地配置成围着所述被处理基板，其竖直断面形状从内侧向外侧向上增加厚度的气流控制部件。
2.一种涂布处理装置，在被处理基板上形成涂布膜，该涂布处理装置具有以大致水平姿势保持被处理基板的保持机构；把规定的涂布液供给到由所述保持机构所保持的被处理基板的表面的涂布液供给机构；使由所述保持机构所保持的被处理基板旋转的旋转机构；和收容所述保持机构，能够从底部排出所述被处理基板周围的气氛的处理容器，所述处理容器包括具有围着所述被处理基板的外侧的外周壁部的第一杯；和由断面大致三角形且上凸的上环部与断面大致三角形且下凸的下环部所构成的具有断面大致四边形的形状，接近于所述被处理基板的端面围着所述被处理基板的外周地配置于所述第一杯的内侧的气流控制部件，在所述气流控制部件与所述第一杯的外周壁部之间实质上形成用来排出所述被处理基板周围的气氛的排气流路，所述上环部的顶点与所述外周壁部的上端之间成为所述排气流路的气氛采集口。
3.根据权利要求2所述的涂布处理装置，其特征在于，所述气流控制部件的上环部的内侧的底角为24度以上34度以下。
4.根据权利要求2所述的涂布处理装置，其特征在于，所述气流控制部件的上环部的高度为10mm以上18mm以下。
5.根据权利要求2所述的涂布处理装置，其特征在于，所述气流控制部件的下环部的内侧的底角为25度以上35度以下。
6.根据权利要求2所述的涂布处理装置，其特征在于，所述上环部与所述下环部为一体。
7.根据权利要求2所述的涂布处理装置，其特征在于，所述第一杯的外周壁部，具有筒状的竖直壁部和连接设置于所述竖直壁部的上端向内侧上方倾倒的倾斜壁部。
8.根据权利要求7所述的涂布处理装置，其特征在于，所述倾斜壁部与所述上环部的外侧斜面大致平行。
9.根据权利要求8所述的涂布处理装置，其特征在于，在构成所述第一杯的外周壁部的所述倾斜壁部的上端部内侧，设置有用来抑制流入所述排气流路的气流的逆流的突起部。
10.根据权利要求2所述的涂布处理装置，其特征在于，所述处理容器还具备具有从所述被处理基板的下侧斜着向下向外扩展的倾斜壁部的第二杯，实质上在向下排出从所述被处理基板挣脱的涂布液的排液流路在所述气流控制部件与所述第二杯的倾斜壁部之间形成，所述气流控制部件与所述被处理基板之间的间隙部成为所述排液流路中的排液采集口。
11.根据权利要求10所述的涂布处理装置，其特征在于，所述第二杯还具有从所述倾斜壁部的下端向下延伸的筒状的竖直壁部，所述排气流路与所述排液流路在形成于所述第一杯的外周壁部与所述第二杯的竖直壁部之间的间隙部处合流，从所述处理容器的底部进行排气和排液。
12.根据权利要求10所述的涂布处理装置，其特征在于，按照如下方式配置所述气流控制部件从所述被处理基板挣脱的涂布液实质上通过冲击所述下环部的内侧的倾斜面被引导到所述排液流路，所述上环部的内侧的角与所述下环部的内侧的角合起来的顶点处于比所述被处理基板的表面高的位置。
13.根据权利要求10所述的涂布处理装置，其特征在于，按照如下方式配置所述气流控制部件在所述被处理基板的周缘附近流动的气流实质上沿着所述上环部的内侧的倾斜面上升后从所述气氛采集口流入所述排气流路，所述上环部的内侧的角与所述下环部的内侧的角合起来的顶点处于比所述被处理基板的表面高的位置。
14.一种涂布处理装置，在被处理基板上形成涂布膜，其特征在于，该涂布处理装置具有以大致水平姿势保持被处理基板的保持机构；把规定的涂布液供给到由所述保持机构所保持的被处理基板的表面的涂布液供给机构；使由所述保持机构所保持的被处理基板旋转的旋转机构；和收容所述保持机构，能够从底部排出所述被处理基板周围的气氛的处理容器，所述处理容器包括具有围着所述被处理基板的外侧的外周壁部的第一杯；和由竖直断面大致三角形且上凸的上环部、与具有从所述上环部的内侧顶点向外向下倾斜规定长度的第一倾斜部和从所述第一倾斜部的下端在水平方向上向外延长的水平面部以及从所述水平面部向外向下倾斜的第二倾斜部的下环部构成，接近于所述被处理基板的端面围着所述被处理基板的外周地配置于所述第一杯的内侧的气流控制部件，在所述气流控制部件与所述第一杯的外周壁部之间实质上形成用来排出所述被处理基板周围的气氛的排气流路，所述上环部的顶点与所述外周壁部的上端之间成为所述排气流路的气氛采集口。
15.一种涂布膜形成方法，其特征在于，该方法包括以大致水平姿势保持被处理基板的工序；竖直断面形状随着从内侧向外侧向上增加厚度的大致环状的气流控制部件接近于所述被处理基板的外周，而且，围着所述被处理基板的外周地，相对地调整所述被处理基板与所述气流控制部件的位置的工序；和把规定的涂布液供给到所述被处理基板的表面，通过使所述被处理基板旋转使所述涂布液扩展到所述被处理基板整体，在所述被处理基板上形成涂布膜的工序。
16.根据权利要求15所述的涂布膜形成方法，其特征在于，作为所述气流控制部件使用由断面大致三角形且上凸的上环部与断面大致三角形且下凸的下环部所构成的断面大致四边形者，在调整所述被处理基板与所述气流控制部件的位置的工序中，把所述被处理基板和所述气流控制部件收容于具有围着所述被处理基板的外侧的外周壁部、从其底部能够排气的处理容器的内部，在使所述被处理基板旋转而形成涂布膜的工序中，从所述气流控制部件与所述外周壁部之间把所述被处理基板的上侧的气氛取入所述处理容器内。
17.根据权利要求16所述的涂布膜形成方法，其特征在于，在调整所述被处理基板与所述气流控制部件的位置的工序中，按照所述上环部的内侧的角与所述下环部的内侧的角合起来的顶点处于比所述被处理基板的表面高的位置的方式配置所述气流控制部件。
全文摘要
抗蚀剂涂布处理单元(COT)具备保持被供给抗蚀剂液的晶片的旋转盘(41)、和收容旋转盘(41)从底部排出晶片(W)周围的气氛的处理杯(50)。处理杯(50)包括具有外周壁(61a)的第一杯(51)和在第一杯(51)的内侧接近于晶片(W)围着晶片(W)配置的气流控制部件(52)。气流控制部件(52)具有由断面大致三角形且上凸的上环部件(62a)与断面大致三角形且下凸的下环部件(62b)所构成的断面大致四边形的形状，在外周壁(61a)与气流控制部件(52)之间实质上形成用来排出晶片(W)周围的气氛的排气流路(55)。
文档编号B05C11/08GK1732555SQ20038010757
公开日2006年2月8日 申请日期2003年12月17日 优先权日2002年12月26日
发明者志手英男 申请人:东京毅力科创株式会社